Landesanstalt für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau Sachsen - Anhalt

Transkript

1 Neue Kulturen für die Bioenergie Demonstrationsanbau und erste Ergebnisse von Verbrennungsversuchen J. Rumpler und I. Reichardt

2 Gliederung 1. Zielstellung 2. Demonstrationsanbau Neuer Energiepflanzen in der LLFG 3. Erste Ergebnisse zu Methananalysen 4. Erste Ergebnisse von Verbrennungsversuchen 5. Zusammenfassung

3 Zielstellung Demonstration neuer Bioenergiepflanzen im direkten Anbauvergleich zu etablierten Arten als umfassende Informationsund Entscheidungsgrundlage für den interessierten Anbauer. Der Vergleich beinhaltet den schrittweisen Aufbau von Bewertungskriterien hinsichtlich: der pflanzenbaulichen Eignung und Entwicklung, des erzielbaren Trockenmasseertrages, der verfahrenstechnischen Anforderungen (Etablieren, Pflegen, Bergen), der energetischen Nutzungsmöglichkeiten (Ferment, Festbrennstoff ), saldierter Energieeffizienz, Nachhaltigkeit (Wasser, Dünger, CO2-Bilanz, Flächen)

4 Neue Versuchsanlage in der LLFG ab Aussaat 2007 zum Thema Anbauoptimierung verschiedener Energiepflanzen zur Biomasseproduktion einjährige Arten: Sudangras, Zuckerhirse, Energiemais mehrjährige Arten: Durchwachsene Silphie, Sida, Rumex, Switchgras, Igniscum Versuchsfrage: Wie kann mit einem geringen Energieeinsatz (reduzierte N-Düngung) eine möglichst hohe Energieeffiziens, d.h. Biomasseproduktion erreicht werden?

5 Energiepflanzen Versuchsnr mehrjährige einjährige Weg 2,25 7,75 37,75 Durchw. Silphie Sida n.n. Switch- Gras Rumex Igniscum Zuckerhirse Super Si 20 Mais Franki Sudangras "Lussi" Zuckerhirse "Super Si 18" 4,8 4,8 4,8 4,8 4,8 4,8 3,0 4,8 51,0 4,8 4,8 4,8

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7 Pflanzen Durchwachsene Silphie (Silphium perfoliatum) Pflanzung, im 1. Jahr keine Nutzung, Problem Unkrautbekämpfung, ab 2. Standjahr schließen die Bestände, Ernte ab 2. Jahr mindestens 10 Jahre Nutzungsdauer möglich, Ernte gesamte Pflanze bei TS 25-30% mittels Häcksler, Blühende im September Ertrag ca dt TM/ ha Silage ist als Viehfutter und Koferment geeignet, guter Futterwert und Siliereigenschaften, Methanausbeute mit der von Mais vergleichbar

8 Pflanzen Sida (Sida hermaphrodita) mehrjährige Staude aus Nordamerika, wird seit 50 Jahren in Polen angebaut, ca. 200 ha als schnellwachsende und besonders ertragreiche Energiequelle, ist Sida für die Herstellung von Pellets, Biogas, Methanol, Zellulose-Ethanol, Strom, Wärme, Bioöle und Sun Diesel geeignet Pflanzung, im 1. Jahr keine Nutzung, Problem Unkrautbekämpfung, ab 2. Standjahr schließen die Bestände, Ernte ab 2. Jahr mindestens 15 Jahre Nutzungsdauer möglich, Höchsterträge dt TM/ ha, zwei Schnitte pro Jahr sind möglich oder einmalige Ernte im Frühherbst, wenn die Pflanze noch belaubt ist mittels Häcksler

9 Pflanzen Rumex OK2 Kreuzung von Ampfer mit Spinat, in der Ukraine gezüchtet, absolut winterfest, mindestens Jahre Nutzungsdauer, bei einer Ernte ca. 90 bis 160 dt Trockenmasse, die als hervorragender Brennstoff gilt, oder bei drei Ernten im Jahr, als Grünmasse geschnitten 70 bis 100 t Frischmasse Nutzung in Biogasanlagen oder Grünfutter oder als Heizmaterial Lizenzvertrag

10 Pflanzen Switchgras (Panicum virgatum L.) mehrjähriges Präriegras, an Sommertrockenheit gut angepasst geeigneter Biomasseproduzent auf trockenen Standorten, später Austrieb und anschließend rasches Wachstum in den Sommermonaten, eine Grünschnittnutzung findet relativ spät statt (ab Juli). Lässt man Switchgrass reifen und trocknen ist eine TM-Nutzung (<20% Feuchtgehalt) ab Dezember möglich. Je nach Sorte wird es 0,5 bis 3 Meter hoch. Horstbildung, einige Formen bilden aber auch eine geschlossene Narbe aus. Mit sehr geringem Input von Dünger, Pflanzenschutz und Treibstoff (Dauerkultur 10 bis 15 Jahre Nutzung) wird ein vielfaches an Energie erzeugt. Zu Pellets gepresst, ist Switchgrass ein sehr effektiver Brennstoff. Vom Energiegehalt mit Holz vergleichbar.

11 Pflanzen Igniscum (Quelle: 2E-Erneuerbare Energien GmbH & Co. KG) Kreuzungsprodukt aus Japanischem und Böhmischem Knöterich, in Deutschland gezüchtet Schnellwüchsige, mehrjährige, krautige Pflanze, keine Herbizide notwendig mit Stielen/ m² erreicht sie innerhalb weniger Wochen 3-4 m Wuchshöhe Pflanzen/ ha, ab 3. Standjahr hohe Massenleistung, bis 20 Jahre Nutzungsdauer Ernte mit Maishäcksler 2-3 mal im Jahr Heizwert: Igniscum 16,6 kj/ g, Waldrestholz 15,6 kj/ g

12 Erträge ein- und mehrjähriger Energiepflanzen LLFG Bernburg, ) bitte Hinweise am Vortragsende beachten (dt/ha, trocken) % TS Mais Supersile 18 Supersile 20 Sudangras Silphie Sida Switchgras Rumex

13 Nm³/ ha Biogas- und Methanhektarertrag ein- und mehrjähriger Energiepflanzen LLFG Bernburg, ) bitte Hinweise am Vortragsende beachten Mais Supersile 18 Supersile 20 Sudangras Durchw. Silphie Sida Sw itchgras Rumex

14 Kessel 2009 Kessel 2008

15 Pellet Brennstoffe 2008 MCP STPM SGP

16 Pellet Brennstoffe 2009 STPB STPM SGP IGP

17 Ergebnisübersicht (vorl.) Pellet Brennstoffe 2008/09 1) bitte Hinweise am Vortragsende beachten Kessel I (2008) Kessel II (2009) Miscanthus Switchgras Switchgras Igniscum Stroh STPB Stroh STPM mg/ m 3 mg/ m 3 mg/ m 3 mg/ m 3 mg/ m 3 mg/ m 3 CO (13% O 2 ) NO X 336 (NO 2 ) SO C ges. 4,6 1,6 1,3 0,9 1,2 1,9 Staub (13% O 2 ) Asche 2,7 % 5,7 % 8,9 % 1,7 % 6,6 % - Schüttdichte 550 kg/m kg/m kg/m kg/m kg/m 3 Brennwert J/g J/g J/g J/g Heizwert 139 % 132 % 128 % 154 % 129 % 100 % Aerosolbildner Summe 0,63 % 0,34 % - 0,64 % - 2,15 % K,Cl, S, Na

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21 Erstreinigung nach 80 Bh Stohpellets

22 Erstreinigung nach 80 Bh Strohpellets

23 Strohpellets 28 kw

24 Ausbrandraum mit Ascheaustragung

25 Zusammenfassung und Ausblick Der in Bernburg flexibel angelegte Anbauvergleich von neuen Bioenergiepflanzen kann bereits im 2. Anbaujahr hinsichtlich der pflanzenbaulichen Erkenntnisse, erster bewertbarer Ergebnisse aus Methananalysen und Festbrennstoffversuchen als strategisch erfolgversprechend bewertet werden. Sowohl für die Nutzung zur Methangaserzeugung (z. Bsp. RUMEX) als auch für die Eignung als Festbrennstoff (z. Bsp. Switchgras, Igniscum) zeichnen sich beachtliche Potenziale und Qualitäten ab. Um Potenziale und Qualitäten praxisgerechter und sicherer einschätzbar zu machen, ist mit dem Aufbau eines erweiterten Kriterienkataloges (siehe Zielstellung) zu beginnen. Flexibler Anbauvergleich heißt auch das Aussondern wenig geeigneter Kulturen (Teff, Vetivergras) und das Erweitern um vielversprechende "Neuentdeckungen". Noch in diesem Jahr werden "Triarena" (soll Miscanthus in Ertrag und Eigenschaften übertreffen) und das Präriegras "Big Bluestem" (in gleicher Weise zu Switchgras zu betrachten) in den Anbauvergleich aufgenommen.

26 1) Hinweise: Das Projekt berücksichtigt bezüglich der untersuchten Kulturen keine anbaurechtlichen Fragestellungen auf der Grundlage biologischer Eigenschaften. Die Ergebnisse der Untersuchungen pelletierter Festbrennstoffe begründen keine rechtlichen Ansprüche auf die Einordnung als Regelbrennstoff gemäß I. BImSchV.

27 DANK gilt insbesondere dem Landesamt für Umweltschutz Halle für die engagierte fachliche Unterstützung des Projektes mit der Durchführung und Auswertung der Messungen und der IHT - Innovative Heiztechnik GmbH für die leihweise Überlassung des Heizkessels GE 30.